Устройство селекции подвижных целей Российский патент 2017 года по МПК G01C1/02 

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в геодезическом приборостроении и предназначено для использования в составе устройств измерения угловых координат летательных аппаратов.

Известно устройство селекции подвижных целей, содержащее блок оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, первый вход которого подключен к выходу датчика цифрового изображения, блок оперативной памяти предыдущего кадра видеоизображения, первый вход которого подключен к первому выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, блок вычисления разностей кадров видеоизображений, выход которого подключен к первому входу устройства регистрации, первый вход подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, блок оперативной памяти текущих значений кодов, первый выход которого подключен ко второму входу устройства регистрации, первый вход подключен к выходу блока формирования угловых кодов, блок оперативной памяти предыдущих значений кодов, первый вход которого подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов, блок вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений, первый вход подключен к третьему выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов, второй вход - к выходу блока оперативной памяти предыдущих значений кодов, устройство управления памятью, синхровход которого подключен к синхровыходу блока синхронизации, блок вычисления компиляционного кадра, выход которого подключен ко второму входу блока вычисления разностей кадров видеоизображений, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом блока оперативной памяти текущего кадра и выходом блока оперативной памяти предыдущего кадра видеоизображения, третий вход соединен с выходом блока вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений, а четвертый вход соединен с выходом устройства управления памятью (см. RU №2526890, G01C 1/06, 01.02.2013).

Известное устройство селекции подвижных целей обеспечивает возможность выделения объектов наблюдения, движущихся группой за счет подавления инверсных изображений движущихся целей.

Однако имеется недостаток, выражающийся в запаздывании движения изображений объектов, яркость которых ниже яркости фона, по отношению к светящимся, что может привести к ошибкам при оценке параметров движения объектов.

Задача предлагаемого изобретения - повышение точности селекции подвижных целей за счет устранения эффекта запаздывания объектов, яркость которых меньше яркости фона.

Для достижения указанного технического результата в устройство селекции подвижных целей, содержащее блок оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, первый вход которого подключен к выходу датчика цифрового изображения, блок оперативной памяти предыдущего кадра видеоизображения, первый вход которого подключен к первому выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, блок вычисления разностей кадров видеоизображений, первый вход которого подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, блок оперативной памяти текущих значений кодов, первый выход которого подключен ко второму входу устройства регистрации, первый вход подключен к выходу блока формирования угловых кодов, блок оперативной памяти предыдущих значений кодов, первый вход которого подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов, блок вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений, первый вход которого подключен к третьему выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов, второй вход - к выходу блока оперативной памяти предыдущих значений кодов, устройство управления памятью, синхровход которого подключен к синхровыходу блока синхронизации, введены: блок оперативной памяти разностного кадра, вход которого соединен с первым выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений; блок вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка, первый вход которого соединен со вторым выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений, второй вход соединен с первым выходом блока оперативной памяти разностного кадра, третий вход соединен со вторым выходом блока вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений; блок сравнения разностей кадров видеоизображений, первый вход которого соединен с третьим выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений, второй вход соединен с выходом блока оперативной памяти разностного кадра, третий вход соединен с третьим выходом блока вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений; блок формирования результирующего кадра, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка, второй вход соединен с выходом блока сравнения разностей кадров видеоизображений, а выход подключен к первому входу устройства регистрации.

На фиг. 1 приведена функциональная схема заявляемого устройства селекции подвижных целей (УСПЦ), где:

1 - блок оперативной памяти текущего кадра видеоизображения;

2 - устройство управления памятью;

3 - блок оперативной памяти текущих значений кодов;

4 - блок вычисления разностей кадров видеоизображений;

5 - блок оперативной памяти разностного кадра;

6 - блок вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений;

7 - блок оперативной памяти предыдущих значений кодов;

8 - блок оперативной памяти предыдущего кадра видеоизображения;

9 - блок вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка;

10 - блок сравнения разностей кадров видеоизображений;

11 - блок формирования результирующего кадра;

12 - устройство регистрации;

13 - датчик цифрового изображения;

14 - блок синхронизации;

15 - блок формирования угловых кодов.

Устройство селекции подвижных целей (УСПЦ) содержит блок оперативной памяти текущего кадра видеоизображения 1, первый вход которого подключен к выходу датчика цифрового изображения 13, блок оперативной памяти предыдущего кадра видеоизображения 8, первый вход которого подключен к первому выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения 1, блок вычисления разностей кадров видеоизображений 4, первый вход которого подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения 1, блок оперативной памяти текущих значений кодов 3, первый выход которого подключен ко второму входу устройства регистрации 12, первый вход подключен к выходу блока формирования угловых кодов 15, блок оперативной памяти предыдущих значений кодов 7, первый вход которого подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов 3, блок вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений 6, первый вход которого подключен к третьему выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов 3, второй вход - к выходу блока оперативной памяти предыдущих значений кодов 7, устройство управления памятью 2, синхровход которого подключен к синхровыходу блока синхронизации 14, блок оперативной памяти разностного кадра 5, вход которого соединен с первым выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений 4; блок вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка 9, первый вход которого соединен со вторым выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений 4, второй вход соединен с первым выходом блока оперативной памяти разностного кадра 5, третий вход соединен со вторым выходом блока вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений 6; блок сравнения разностей кадров видеоизображений 10, первый вход которого соединен с третьим выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений 4, второй вход соединен с выходом блока оперативной памяти разностного кадра 5, третий вход соединен с третьим выходом блока вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений 6; блок формирования результирующего кадра 11, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка 9, второй вход соединен с выходом блока сравнения разностей кадров видеоизображений 10, а выход подключен к первому входу устройства регистрации 12.

Устройство работает следующим образом.

Устройство селекции подвижных целей подключается к датчику цифрового изображения, блоку синхронизации, блоку формирования угловых кодов и устройству регистрации информации. С датчика цифрового изображения поступает последовательность цифровых телевизионных кадров.

До поступления информации очередного кадра информация с блока 1 оперативной памяти текущего кадра видеоизображения переписывается в блок 8 оперативной памяти предыдущего кадра видеоизображения. Синхронно информационная посылка телеметрии с блока 3 оперативной памяти текущих значений кодов переписывается в блок 7 оперативной памяти предыдущих значений кодов, при этом информация с блока 4 вычисления разностей кадров видеоизображений переписывается в блок 5 оперативной памяти разностного кадра.

Очередная посылка информации кадра видеоизображения с датчика 13 цифрового изображения записывается в блок 1 оперативной памяти текущего кадра видеоизображения. Синхронно информационная посылка с источника телеметрии 15 с угловыми кодами и кодом времени записывается в блок 3 оперативной памяти текущих значений кодов. По окончании записи информация с блока 3 оперативной памяти текущих значений кодов и информация с блока 7 оперативной памяти предыдущих значений кодов поступает на блок 6 вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений, где вычисляется число строк и число столбцов сдвига кадра видеоизображения при перемещении датчика цифрового изображения, ведущего наблюдение за объектами.

Число строк N_v и число столбцов N_h сдвига кадра видеоизображения находятся известным из прототипа образом и записываются в блок 4 вычисления разностей кадров видеоизображений.

Элементы разностного кадра рассчитываются попиксельным вычитанием данных блока 1 оперативной памяти текущего кадра и блока 8 оперативной памяти предыдущего кадра с учетом сдвига кадра по строкам N_v и по столбцам N_h в соответствии с формулой:

где - элемент разностного кадра с координатами x и y;

I_i(x, y) - элемент текущего кадра видеоизображения с координатами x, y из блока памяти 1;

I_i-1(x+N_v, y+N_h) - элемент предыдущего кадра видеоизображения с координатами x, y из блока памяти 8 с учетом сдвига кадра по столбцам и по строкам.

В блоке 9 вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка данные блока 5 оперативной памяти разностного кадра попиксельно вычисляется из данных блока 4 вычисления разностей кадров видеоизображений с учетом сдвига кадра по строкам N_v и по столбцам N_h в соответствии с формулой:

где I^D(x, y) - элемент разностного кадра второго порядка с координатами х и y;

- элемент разностного кадра с координатами х и y из блока 4;

- элемент предыдущего разностного кадра с координатами х и у из блока памяти 5

В блоке 10 сравнения разностей кадров видеоизображений вычисляется бинарная маска, обеспечивающая селекцию изображений объектов, относящихся к моменту времени текущего кадра. Элементы бинарной маски определяются по формуле:

Результаты вычисления межкадровой разности второго порядка из блока 9 и бинарная маска из блока 10 записываются в блок 11 формирования результирующего кадра. Элементы результирующего кадра вычисляются путем умножения значений элементов межкадровой разности второго порядка из блока 9 на соответствующие элементы бинарной маски из блока 10. Результирующий кадр из блока 11 формирования результирующего кадра и информация кодов углового положения и времени из блока 3 оперативной памяти текущих значений кодов переписываются, например, в устройство 12 регистрации, как показано на фиг. 1 для дальнейшей обработки, а также может быть использован для формирования управляющего сигнала для системы автоматического сопровождения целей.

Все операции по передаче данных между блоками в составе устройства селекции подвижных целей осуществляются при помощи устройства 2 управления памятью, на вход которого подается сигнал синхронизации.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность работы в широком диапазоне яркостей объектов и фона, тем самым позволяет повысить точность селекции подвижных целей.

Изобретение относится к технике измерений и может использоваться в геодезическом приборостроении в составе устройств измерения угловых координат летательных аппаратов. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого в устройство селекции вводят блок оперативной памяти разностного кадра, блок вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка, блок сравнения разностей кадров видеоизображений и блок формирования результирующего кадра. В результате обеспечивают выделение как ярких, так и темных целей, соответствующих одному и тому же кадру, при этом обеспечивается выделение целей, обладающих различной яркостью относительно фона, без эффекта "запаздывания" изображений целей, яркость которых ниже яркости фона, на результирующем кадре. 1 ил.

Устройство селекции подвижных целей, содержащее блок оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, первый вход которого подключен к выходу датчика цифрового изображения, блок оперативной памяти предыдущего кадра видеоизображения, первый вход которого подключен к первому выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, блок вычисления разностей кадров видеоизображений, первый вход которого подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущего кадра видеоизображения, блок оперативной памяти текущих значений кодов, первый выход которого подключен ко второму входу устройства регистрации, первый вход подключен к выходу блока формирования угловых кодов, блок оперативной памяти предыдущих значений кодов, первый вход которого подключен ко второму выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов, блок вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений, первый вход которого подключен к третьему выходу блока оперативной памяти текущих значений кодов, второй вход - к выходу блока оперативной памяти предыдущих значений кодов, устройство управления памятью, синхровход которого подключен к синхровыходу блока синхронизации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены: блок оперативной памяти разностного кадра, вход которого соединен с первым выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений; блок вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка, первый вход которого соединен со вторым выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений, второй вход соединен с первым выходом блока оперативной памяти разностного кадра, третий вход соединен со вторым выходом блока вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений; блок сравнения разностей кадров видеоизображений, первый вход которого соединен с третьим выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений, второй вход соединен с выходом блока оперативной памяти разностного кадра, третий вход соединен с третьим выходом блока вычисления относительного сдвига кадров видеоизображений; блок формирования результирующего кадра, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления разностей кадров видеоизображений второго порядка, второй вход соединен с выходом блока сравнения разностей кадров видеоизображений, а выход подключен к первому входу устройства регистрации.